در منظومه شمسی، هیچ قمر دیگری نسبت به سیاره ای که دور آن می چرخد به اندازه ماه بزرگ نیست. چگونه زمین با چنین همسایه عظیمی مواجه شد؟ یا به عبارت دیگر ماه چگونه پدید آمده است؟
هنوز هم ماه برای ما یک رمز و راز است. همه روی کره زمین می توانیم آن را ببینیم اما فقط قادر به مشاهده یک طرف آن هستیم. این شی آسمانی تاثیرات زیادی بر روی زمین و ساکنانش دارد؛ از جزر و مد اقیانوس گرفته تا حتی کیفیت خواب افراد را تحت تأثیر خود قرار می دهد.
با این حال تا سال ۱۹۶۹ ، هیچ کس به ماه نرفته بود. حتی در سال ۲۰۱۵ ، تقریباً نیم قرن بعد، فقط حدود ۱۲ نفر در آن جا بوده اند.
با تشکر از فضانوردانی که از ماه بازدید کرده اند و همچنین کاوشگرهای بی سرنشین فراوان، اکنون ما اطلاعات زیادی در مورد ترکیب ماه داریم. اما با وجود این میزان فراوان از دانش، دانشمندان هنوز با یک سوال به ظاهر ساده دست و پنجه نرم می کنند؛ ماه چگونه پدید آمده است یا به عبارت ساده تر ما از کجا آمده است؟
آیا به نوعی از زمین دور شده است؟ آیا قبل از گرفتار شدن در مدار زمین در منظومه شمسی پرسه می زد؟ یا آیا اتفاقی کاملاً آخرالزمانی برای به وجود آمدن آن افتاده است؟
بررسی تئوری های مختلف درباره چگونگی پدید آمدن ماه
این سوال که ماه چگونه پدید آمده است، ذهن نیاکان ما را نیز به خود مشغول کرده بود. ستاره شناس، فیزیکدان و فیلسوف ایتالیایی، گالیله، هنگامی که موفق به ساخت یک تلسکوپ قدرتمند شد، ماه را با جزئیات بسیار بیشتر از آن چه قبلاً ممکن بود، مشاهده کرد.
در اوایل دهه ۱۶۰۰ ، گالیله نشان داد که ماه منظره ای شبیه به زمین دارد؛ ناهموار و دارای کوه و دشت. این اولین اشاره ای بود که زمین و ماه ممکن است که با هم شکل گرفته باشند.
تئوری جورج داروین
سریع به دهه ۱۸۰۰ می رویم زمانی که جورج، پسر چارلز داروین ایده ای داشت. وی اظهار داشت که هنگامی که زمین جوان بود، بسیار سریع چرخید و در نتیجه بخشی از آن به فضا پرواز کرد و ماه را تشکیل داد. گفته می شود اقیانوس آرام جای زخم این “شکافت” است.
این نظریه چندان مورد توجه قرار نگرفت و پس از جنگ جهانی دوم ایده کاملاً متفاوتی به وجود آمد.
تئوری گرفتار شدن، هارولد اوری
شیمی دان هارولد اوری در عوض پیشنهاد کرد که ماه از قسمت دیگری از کهکشان آمده است و هنگام عبور از زمین توسط جاذبه زمین گرفتار شده است.
این تئوری بسیار درست به نظر می آمد. ماه در مقایسه با زمین بزرگ است و این بزرگی برای قمر یک سیاره غیر معمول است. اما اگر در جای دیگری تشکیل شده باشد، منطقی خواهد بود.
این تئوری همچنین این واقعیت را نشان می دهد که چرا همیشه با یک طرف ماه روبرو می شویم. زیرا این اتفاق می تواند هنگام اسیر شدن اشیا آسمانی در جاذبه سیارات رخ دهد.
البته هنوز هم بعضی از دانشمندان قانع نشده بودند. آن ها مطمئن نبودند که زمین می تواند ماه را بدون ایجاد اختلال در مدار آن، تصرف کند. همچنین فکر می کردند که در گذشته احتمالاً این دو با هم برخورد کرده باشند.
یک راه حل ممکن وجود داشت. اگر جو زمین در آن زمان به اندازه کافی بزرگ بود، می توانست مانند یک کیسه هوا غول پیکر عمل کند و ماه را کندتر کند تا اینکه دوباره به فضا فرار کند. اما این امر بعید به نظر می رسید.
دانشمندان ماه به نظریه ای نیاز داشتند که با چندین مشاهدات کلیدی مطابقت داشته باشد. به طور خاص، ماه نسبتاً بزرگ است. هم چنین در حال سرعت گرفتن است، به این معنی که به تدریج از زمین دور می شود.
تئوری جمع شدگی
یک ایده مطرح شده تئوری جمع شدگی بود. این موقعیت ها نشان می دهد زمین و ماه با هم از یک دیسک غول پیکر ماده در حال چرخش تشکیل شده اند که یک سیاه چاله را احاطه کرده است.
این نظریه به سرعت نابود شد. زیرا نمی توانست سرعت چرخش ماه به دور زمین را توضیح دهد. هم چنین ستاره شناسان محاسبه کرده اند که ماه به اندازه نیمی از زمین تراکم دارد و این احتمال وجود ندارد که آن ها از یک صفحه تشکیل شده باشند. در آخر هم این که هیچ نشانه ای از وجود سیاه چاله نبود.
رد شدن تئوری ها پس از ماموریت آپولو بر روی ماه
این بدان معنا بود که نظریه اسیر شدن هارول اوری در طول دهه ۱۹۶۰ ، زمانی که ایالات متحده تلاش برای ارسال یک مأموریت انسانی را به ماه آغاز کرد، معتبر بود. اگر اوری درست می گفت، ماه باید ترکیب شیمیایی متفاوتی با زمین داشته باشد.
در بخشی از این ماموریت، فضانوردان آپولو وظیفه داشتند نمونه هایی از سنگ ماه را بازگردانند تا دانشمندان درباره این سؤال که ماه چگونه پدید آمده است بیشتر تحقیق کنند. داده های به دست آمده از این سنگ ها، تمام نظریه های موجود را به چالش کشید.
اولین تئوری به چالش کشیده شده نظریه شکافت جورج داروین بود. نمونه های سنگ ماه نشان داد که قمر زمین نسبت به اقیانوس آرام که قرار بود از آن منشأ گرفته باشد بسیار مسن تر است.
نظریه گرفتار شدن اوری نیز دچار چالش شد. در میان تعجب همگان، نمونه های سنگ و خاک ماه نشان داد که ماه تقریباً از نظر شیمیایی با زمین یکسان است. این سنگ ها همچنین نشان دادند که ماه حدود ۲۹ میلیون سال دیرتر از سایر اجرام مشابه منظومه شمسی تشکیل شده است.
فرضیه تاثیر غول پیکر
در سال ۱۹۷۵ ، سه سال پس از فرود نهایی آپولو، ایده جدیدی مطرح شد. فرضیه تأثیر غول پیکر، همان طور که شناخته شد، کاملاً چشمگیر بود.
هنگامی که منظومه شمسی در ۴.۵ میلیارد سال پیش در حال شکل گیری بود، انواع سنگ ها در اطراف وجود داشتند که در حال چرخش بودند. بنابراین ویلیام هارتمن و دونالد دیویس از موسسه علوم سیاره در توسان آریزونا پیشنهاد کردند که احتمالا یکی از آن ها به زمین برخورد کرده است.
این سنگ که امروزه با نام تیا آن را می شناسیم، باید بسیار بزرگ بوده باشد، تقریباً به اندازه سیاره مریخ که جرم آن یک دهم زمین است. این برخورد باعث چرخش بخشی از لایه بیرونی زمین و تشکیل یک توپ مذاب غول پیکر شد. این توپ تا زمانی که خنک شود و از آن دورتر شود، درخشان می سوخت و حدود یک سوم آسمان زمین را اشغال می کرد.
این برخورد در رایانه ها شبیه سازی شده است و به خوبی کار می کند. این موضوع می تواند دلیل این امر باشد که هسته آهنی ماه تقریباً نیمی از هسته زمین است. هسته تیا که به زمین برخورد کرد به هسته زمین پیوست، بنابراین ماه سهم زیادی دریافت نکرد.
اما هنوز یک مشکل بزرگ دارد. و آن همان موضوعی است که نظریه هارولد اوری را از خط خارج کرد؛ زمین و ماه از نظر شیمیایی بسیار شبیه هستند.
بسیاری از عناصر به عنوان انواع کاملاً متفاوت وجود دارد که ایزوتوپ نامیده می شوند. ایزوتوپ ها به عنوان نوعی اثر انگشت شیمیایی عمل می کنند. اگر ماده مرموزی دارید، با نگاهی به ترکیبی از ایزوتوپ های موجود در آن می توانید سرنخی از محل تولید آن به شما ارائه دهد.
در مورد سنگ های ماه، برخی از ایزوتوپ ها باید از زمین و بعضی از آن ها از تیا آمده باشند. بنابراین ترکیب ایزوتوپی باید جایی بین این دو باشد. اما در واقع تقریباً مشابه زمین است. اگر تیا وجود داشته باشد، هیچ اثری از آن باقی نمانده است.
این یک مشکل بزرگ برای فرضیه تأثیر غول پیکر است. ساده ترین توضیح ممکن این است که اتفاقاً تیا دارای امضای ایزوتوپی دقیقاً مشابه زمین است. شاید به این دلیل که در نزدیکی آن شکل گرفته است. با این حال شبیه سازی های منظومه شمسی اولیه احتمال وقوع این اتفاق را کمتر از ۱٪ نشان می دهند.
در راستای آن، هیچ اجسام شناخته شده دیگری در منظومه شمسی با ترکیب ایزوتوپی مشابه زمین و ماه وجود ندارد. دانشمندان دوست دارند نمونه های شهاب سنگ از ونوس و عطارد را جمع آوری کنند تا ببینند آیا ایزوتوپ های مشابهی دارند یا خیر، اما این یک فاصله طولانی است.
در آوریل ۲۰۱۵ ، شواهد بیشتری برای حمایت از فرضیه تأثیر غول پیکر ظاهر شد. دانشمندان شبیه سازی دقیق تری از اجسام در منظومه شمسی اولیه انجام دادند.
آن ها دریافتند اجسامی که بر روی سیارات تأثیر می گذارند بسیار بیشتر از آن چه انتظار می رفت شبیه آن سیارات هستند. به جای فقط ۱٪ احتمال شباهت بسیار زیاد تیا و زمین، شانس شباهت بیشتر از ۲۰٪ بود. این امر توضیح درخشانی نیست اما توضیح شباهت عجیب زمین و ماه را کمی آسان تر می کند.
کلام آخر
اکثر محققان اکنون فکر می کنند که پاسخ به سوال ماه چگونه پدید آمده است، ممکن است نسخه ای از فرضیه تأثیر غول پیکر باشد. اما هنوز برای توضیح متقاعد کننده درباره ایزوتوپ ها به اصلاحاتی نیاز دارد.
بزرگ ترین مشکل یافتن نظریه ای است که براساس آن هر جنبه از کره زمین و ماه احتمالاً منطقی به نظر برسد. مادامی که این تئوری نیاز دارد تیا جرم خاصی داشته باشد یا به روش صحیح به زمین برخورد کند، همیشه جای تردید دارد.
همان طور که گفته شد، بخشی از دلیل علاقه به نحوه تشکیل ماه، غیر معمول بودن آن است. شاید نباید خیلی تعجب کنیم که بخشی از داستان اصلی آن به شانس مطلق و اتفاقی متکی است.
